里約奧運(yùn)會(huì)的安防技術(shù)

朱少鴨

第31屆夏季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)（里約奧運(yùn)會(huì)），將于8月5日在巴西里約熱內(nèi)盧開幕。對(duì)于這四年一次的盛會(huì)，本次主辦方為世界各地的體育愛(ài)好者準(zhǔn)備了750萬(wàn)張奧運(yùn)門票，再加上各國(guó)的運(yùn)動(dòng)員、教練員、記者和工作人員，屆時(shí)奧運(yùn)場(chǎng)館內(nèi)外將人頭攢動(dòng)。眾多不同膚色、語(yǔ)言和裝束的八方來(lái)客齊聚里約，在為里約帶來(lái)別樣魅力的同時(shí)，也讓里約成為不法之徒覬覦的目標(biāo)。

為了保障里約奧運(yùn)會(huì)的安全，巴西軍警和消防部門共出動(dòng)85000人，這人數(shù)是倫敦奧運(yùn)會(huì)的兩倍。此外，安保部門還構(gòu)建了“識(shí)別”“認(rèn)證”與“報(bào)警”三堵無(wú)形的安防“墻”，將安全隱患擋在“墻”外。除了危險(xiǎn)分子之外，安保人員還要全力防范危險(xiǎn)物品的“入侵”。

識(shí)別

“識(shí)別”是第一堵安防“墻”，它可以在危險(xiǎn)分子還沒(méi)有接近現(xiàn)場(chǎng)時(shí)就將其在茫茫人海中擒獲；或者以極為精確高效的方式進(jìn)行監(jiān)控并追蹤，以震懾欲犯而未犯者，讓他們不敢輕舉妄動(dòng)。

“這不就是攝像頭監(jiān)控嗎？”你可能會(huì)不以為然。事實(shí)上，識(shí)別技術(shù)固然在很大程度上要依賴視頻監(jiān)控，但要想做到高效，可不是只安裝幾個(gè)攝像頭那么簡(jiǎn)單。

首先，安裝了攝像頭不一定代表“看得清”，霧霾、黑夜、強(qiáng)逆光等不利條件都會(huì)嚴(yán)重影響視頻監(jiān)控的效果，也給危險(xiǎn)分子帶來(lái)了逃脫監(jiān)控的機(jī)會(huì)。

為了應(yīng)對(duì)霧霾等不利條件的影響，人們一方面開發(fā)出了特種攝像機(jī)，利用對(duì)空氣中小顆粒穿透能力更好的近紅外光進(jìn)行成像，以補(bǔ)充可見光容易被小顆粒散射從而難以成像的缺憾，實(shí)現(xiàn)攝像頭在霧霾和煙塵條件下的高清成像；另一方面還研究出各種視頻算法，用以抓取攝像頭獲得的有用信息，對(duì)一些因?yàn)殪F霾丟失的信息適當(dāng)?shù)刈龊侠淼倪€原，將朦朧圖像處理清晰，類似的方式也可用于黑夜環(huán)境下的視頻監(jiān)控。

我們經(jīng)常會(huì)有這樣的體會(huì)：陽(yáng)光從門口照射進(jìn)來(lái)，你在室內(nèi)向門外看去，由于強(qiáng)烈的陽(yáng)光，門外的東西基本完全看不到。此時(shí)若有人從門外進(jìn)來(lái)，也只能看見其身影，他長(zhǎng)得什么樣，是敵是友，很難辨識(shí)。具有很強(qiáng)分辨能力的肉眼尚且如此，攝像頭就更不必說(shuō)了。好在人們也有應(yīng)對(duì)不同光照條件進(jìn)行攝像的技術(shù)，例如SNAP技術(shù)，它通過(guò)對(duì)光線有特殊響應(yīng)的傳感器，輔以一定的圖像處理算法，能夠進(jìn)行幾乎完全獨(dú)立于光照條件的圖像信息采集。

“看得清”得以保證，為“找得到”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

視頻監(jiān)控是一直不間斷地進(jìn)行著的，在人流密集的區(qū)域，每個(gè)攝像頭每天都會(huì)記錄下數(shù)以萬(wàn)計(jì)的路人。從所有信息中，找出需要尋找的人的行蹤，既不遺漏，也不誤判，還要迅速，其難度賽過(guò)大海撈針。

于是光存儲(chǔ)攝像頭出場(chǎng)了。這種攝像頭采集信息的過(guò)程運(yùn)用了最先進(jìn)的云存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)。正是有了這兩項(xiàng)技術(shù)的支撐，它的信息處理量可以用“海量”來(lái)形容。它能將所有采集到的人臉一個(gè)一個(gè)進(jìn)行識(shí)別，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行比對(duì)，甄別出危險(xiǎn)分子。

盡管人臉的外部特征是會(huì)變化的，但通過(guò)人臉識(shí)別算法對(duì)人臉生物特征進(jìn)行分析，便能提取出最為關(guān)鍵的特征，使識(shí)別率和準(zhǔn)確性不因表情、裝飾、年齡、發(fā)型、膚色等因素的變化而受到影響。

除了人臉之外，語(yǔ)音、步態(tài)、耳型、掌型等生物特征，也可以幫助安保人員完成識(shí)別工作。不過(guò)，就算技術(shù)再?gòu)?qiáng)大，這種大范圍小目標(biāo)的識(shí)別難免也會(huì)百密一疏，接下來(lái)就是第二堵安防“墻”——“認(rèn)證”接受考驗(yàn)的時(shí)候了。

認(rèn)證

“MH370”事件迄今為止依然是個(gè)謎，它的失聯(lián)是否與那幾名用假護(hù)照登機(jī)的乘客有關(guān)系，恐怕任何人都難以給出確切的答案。那些乘客利用假護(hù)照能夠登機(jī)，其實(shí)就是在認(rèn)證上出了紕漏。

認(rèn)證本質(zhì)上仍然是一種識(shí)別，不過(guò)認(rèn)證是一對(duì)一的對(duì)比性識(shí)別。除了人臉、語(yǔ)音、指紋、簽名乃至DNA之外，虹膜、視網(wǎng)膜、靜脈、心電圖等則是近些年來(lái)涌現(xiàn)的一些生物認(rèn)證手段，均十分有效。

以虹膜識(shí)別為例，位于眼睛黑色瞳孔和白色鞏膜之間的虹膜具有很多圖案特征，在整個(gè)生命歷程中保持不變。

比起指紋來(lái)，虹膜位于角膜后面，如果想要改變，就要冒著失明的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行難度很大的手術(shù)，因此，虹膜識(shí)別是最為精確可靠的生物識(shí)別技術(shù)之一。

這種技術(shù)早在雅典奧運(yùn)會(huì)時(shí)就被采用，相信里約奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員和工作人員，也會(huì)經(jīng)歷“刷眼”的驗(yàn)查過(guò)程。

每個(gè)人的心電圖都有各自獨(dú)特的模式，這種模式短期內(nèi)不會(huì)改變，就算在緊張或運(yùn)動(dòng)時(shí)心率發(fā)生變化，心電圖仍會(huì)保留一定的特征。因此，可以讓工作人員佩戴具有心電感應(yīng)的終端，隨時(shí)獲取他的心電圖模式，與之前存儲(chǔ)的個(gè)人信息進(jìn)行比對(duì)。這樣，認(rèn)證每時(shí)每刻都可以進(jìn)行，不但可以追蹤工作人員的行跡，還可以確保工作人員的安全。

報(bào)警

1972年第20屆奧運(yùn)會(huì)上，發(fā)生了駭人聽聞的“慕尼黑慘案”?？植澜M織成員穿著運(yùn)動(dòng)服偽裝為運(yùn)動(dòng)員，翻過(guò)奧運(yùn)村的柵欄，劫持以色列運(yùn)動(dòng)員和教練員作人質(zhì)，結(jié)果西德警方解救失敗，劫持者與人質(zhì)同歸于盡。

這次事件暴露了主辦方的諸多問(wèn)題：沒(méi)有攝像頭，第一堵“識(shí)別”之“墻”未建立；事發(fā)前有人潛入奧運(yùn)村“踩點(diǎn)”，第二堵“認(rèn)證”之“墻”也被攻破，形同虛設(shè)；而第三堵“墻”，也即最后的屏障，竟然只是薄薄的一層鐵絲網(wǎng)和2米高的柵欄。

假如在奧運(yùn)場(chǎng)館和設(shè)施的合法入口之外沒(méi)有固若金湯的保障，就算認(rèn)證技術(shù)再高明，也是白費(fèi)功夫。最后一道屏障就意味著對(duì)于已劃定的禁區(qū)，無(wú)論是誰(shuí)，只要闖入，就無(wú)條件報(bào)警?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣的探測(cè)報(bào)警設(shè)施用的是紅外光柵，即發(fā)射器向接收器發(fā)射多道紅外光，當(dāng)一定大小的物體遮擋光束時(shí)，即輸出報(bào)警信號(hào)。這種報(bào)警裝置的原理看似簡(jiǎn)單，但也需要對(duì)付陽(yáng)光或燈具照射產(chǎn)生的強(qiáng)烈的紅外噪聲干擾。此外，因雨霧雪霜的影響，紅外信號(hào)的衰減也不可避免，這就需要在紅外發(fā)射器和接收器的信號(hào)調(diào)制上下功夫，確保信號(hào)特征不受任何外界擾動(dòng)的影響。

探測(cè)

安全保護(hù)需要考慮一切可能的風(fēng)險(xiǎn)。假如危險(xiǎn)分子沒(méi)有裝備，就算進(jìn)入作案的場(chǎng)地，沒(méi)有危險(xiǎn)武器或危險(xiǎn)物品傍身，赤手空拳恐怕也弄不出什么大花樣。

機(jī)場(chǎng)、車站乃至地鐵口的X射線安檢儀，以及工作人員手持的射頻金屬檢測(cè)儀，都可以幫助安檢人員找出危險(xiǎn)物品。對(duì)于液體，機(jī)場(chǎng)和一些博物館現(xiàn)行的做法是禁止液體進(jìn)入，不過(guò)在人山人海的體育場(chǎng)館，不準(zhǔn)觀眾攜帶液體基本是不可能的，這就需要液體分析儀來(lái)幫忙探測(cè)了。

液體分析儀用微波穿透塑料或玻璃瓶壁，與液體發(fā)生作用，產(chǎn)生不同的測(cè)量信號(hào)，從而判斷液體究竟是飲料還是危險(xiǎn)的易燃易爆物質(zhì)。但這種液體分析儀無(wú)法探測(cè)用金屬容器盛放的液體。不過(guò)，禁止攜帶金屬容器比禁止攜帶任何液體要人道得多。

除了危險(xiǎn)物品之外，無(wú)人機(jī)也可能為危險(xiǎn)分子利用，進(jìn)行炸彈襲擊。無(wú)人機(jī)尺寸小，飛行高度低，傳統(tǒng)的雷達(dá)很難探測(cè)到它，即使探測(cè)到，也容易將它與飛鳥混淆。

在北京奧運(yùn)會(huì)期間，我國(guó)研究人員就自行研制了一種紅外熱成像技術(shù)，專門用于對(duì)無(wú)人機(jī)這種低空慢速小型飛行器的探測(cè)，其精髓仍然是成像捕捉的算法。

在大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、傳感器技術(shù)和精密光電技術(shù)日臻成熟的今日，安防技術(shù)必將從安防“墻”實(shí)現(xiàn)躍升，織就一道越來(lái)越密的安防“天網(wǎng)”，保障人們的安全。相信里約奧運(yùn)會(huì)在安防“墻”乃至安防“天網(wǎng)”的庇佑下，一定會(huì)為我們帶來(lái)一場(chǎng)精彩的體育盛宴。